استخراج اکسیژن و هیدروژن از آب در حالت میکرو گرانش

استخراج اکسیژن و هیدروژن از آب در حالت میکرو گرانش دانشمندان و پژوهشگران آمریکایی روش جدیدی را برای تولید اکسیژن و هیدروژن از آب در شرایط و حالت میکروگرانشی اختراع و ابداع کردند. که در آن تنها از یک ماده نیمه رسانا و نور خورشید استفاده شده است. مهمترین کاربرد این دستاورد علمی بزرگ در سفرهای فضایی برای تولید سوخت هیدروژنی برای انواع سفینه های فضایی است.
دانشمندان پیش از این تکنیک ساده ای موسوم به کاتالیزگر نوری را برای تجزیه آب توسعه داده اند. که در آن از فوتون ها، یک ماده نیمه رسانا و مولکول آب برای ایجاد حفره الکترونی استفاده می شود. حفره الکترونی در حقیقت به معنای فقدان الکترون در لایه ظرفیت است که در اثر تغییر سطح الکترون های لایه ظرفیت در نیمه رسانا رخ می دهد.

 هنگامی که ترکیب نیمه رسانا فوتون ها را جذب می کند، یک الکترون آزاد می شود. این واکنش یک پروتون را از مولکول آب خارج می کند. و این پروتون می تواند آزادانه با الکترون ترکیب شده و یک اتم هیدروژن تولید کند. حفره الکترونی ایجاد شده نیز توسط یکی از الکترون های مولکول آب پر می شود که با ترکیب با پروتون ها می تواند یک اتم اکسیژن به وجود آورد.

این سیستم توانایی تولید سوخت هیدروژنی مورد نیاز فضاپیما و اکسیژن مورد نیاز فضانوردان را دارد. محققان در قالب فرآیند خاصی توانستند در سطح ماده نیمه رسانا ساختارهای هرمی شکلی را در مقیاس نانو تولید کنند که موجب حرکت حباب ها به سمت نوک هرم و آزاد شدن آن ها می شود.

این فرآیند سبب بالا آمدن حباب ها و جدایی آن ها از ماده نیمه رسانا می شود اما حباب ها همچنان درون آب باقی می مانند. هم اکنون پژوهشگران به دنبال روش های کارآمد تری برای خارج کردن حباب ها از درون آب هستند. ریزگرانش یا میکرو گرانش (µg) به شرایطی گفته می‌شود که همانند بی‌وزنی و گرانش صفر (zero-g) است با این تفاوت که نیروی گرانش دقیقاً صفر نیست و مقدار کوچکی دارد.
گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.